Controlador de carga, como utilizar Mosfet para polarizar bateria

albert_emule · 13 de março de 2020

7 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

To com muita vontade fazer algo como armazenar energia não na bateria mas na gravidade. Algo como o eólico direto num motoredutor e este como um guindaste fazendo subir um treco bem pesado. Uma catraca pra não retornar. Ao chegar em cima um sistema puramente mecânico faz inverter as bolas e o treco começa a descer fazendo girar o gerador. Ou seja um sistema minimalista sem as frescuras da eletrônica (com todo o respeito claro. Ela é meu ganha pão kk). Queria ter tido esta ideia na época da feirinha de ciências...

Carái... copiaram (e melhoraram) minha ideia pow!

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-renovavel-armazenada-blocos-concreto&id=010115200204#.XmvXC_Fv9NA

Geralmente o custo é proibitivo, como diria um amigo aqui do fórum kkk

Fique com suas baterias. Saem mais barato.

A quantidade de energia armazenada por qualquer bateria pequena é monstruosa.

Nós costumamos nos enganar com baterias devido que energia é algo muito abstrato. A energia só existe e se mostra presente, quando está sendo usada.

Mas é extremamente difícil arrumar outra coisa que substitua uma bateria.

É fácil de calcular a energia armazenada em blocos de cimento pendurado:

Sabendo o peso total do bloco de cimento, você converte o Kg em Newton.

Daí multiplica o valor dos Newtons pela distância em metros que o peso total irá se deslocar descendo.

Esse cálculo te dará a potência em Joules que o peso irá gerar quando descer.

O pulo do gato é que 1 watt é igual 1 Joule por segundo. Por isso se você dividir o valor da potência em Joules pelo tempo em segundos que o bloco leva descendo, você saberá a potência em watts que irá gerar durante aquele tempo de descida.

Fiquei impressionado com este projeto que você mostrou:

Os caras receberam aporte de 110 milhões. Lá no projeto vão usar concreto.

Pois para armazenar 10Kwh, precisa de um bloco de 50 toneladas descendo 100 metros.

Em comparação temos uma bateria dos carros Tesla que armazena 100Kwh pesando 400Kg.

Inclua aí toda a manutenção daquele geringonça mecânica, com pessoal que cuida de estoque de peças, pelo menos um engenheiro, vários técnicos, pessoal de financeiro... Eu iria preferir ficar com a bateria de lítio mesmo

10 baterias de chumbo de 12V por 100AH, também armazena os mesmos 10Kwh descarregando até 10V cada uma.

Daí 20 baterias conseguiria armazenar descarreado a 50% e teria vida útil melhor.

Descarregar a 30% seria o melhor custo beneficio e a bateria duraria uns 3 anos.

Carlos Cecconello · 17 de março de 2020

Em 13/03/2020 às 16:41, albert_emule disse:

Tenho outros problemas, como medir a tensão da bateria? pois se tiver sempre o gerador conectado a ela a tensão da bateria irá flutuar. Se eu ligar um inversor na bateria, que por sua vez está ligada ao gerador, seria o mesmo que ligar o inversor diretamente no gerador, o inversor não vai atuar como freio no meu gerador em baixas potencias?

albert_emule · 17 de março de 2020

1 hora atrás, Carlos Cecconello disse:

Se eu ligar um inversor na bateria, que por sua vez está ligada ao gerador, seria o mesmo que ligar o inversor diretamente no gerador, o inversor não vai atuar como freio no meu gerador em baixas potencias?

Não é a mesma coisa que ligar o inversor diretamente no gerador.

Quem manterá o inversor será a bateria enquanto ela estiver carregada.

Daí o gerador dá uma força. Digamos que seu inversor esteja puxando 300 watts da bateria e em dado momento os ventos soprem com força suficiente para gerar 300 watts. Neste momento, enquanto o vento estiver gerando 300 watts, a bateria deixa de ser descarregada.

Se os ventos soprarem mais forte e fizer o gerador gerar 350 watts... Daí continuará mandando os 300 watts que o inversor precisa e ainda carregará a bateria com 50 watts.

Se os ventos pararem totalmente, a bateria sozinha irá entregar os 300 watts que o inversor estará puxando.

Fazer este tipo de controle exige outros tipos de dimensionamentos:

Para seu gerador que vai gerar 2Kw, tem que prever no projeto que quando o vento soprar com 40Kmh, a tensão já retificada do gerador será de 14V por 143 amperes.

Daí você tem que rebobinar seu gerador para ele gerar 14V DC em 143 amperes em aproximadamente uns 250 RPM a 260 RPM.

Sua hélice também terá que entregar isso:

Cada pá da hélice terá que entregar 2.5Kg metros com 260 RPM para o gerador poder entregar os 2000 watts.

O torque é de 73.45 Newton metros. Mas convertendo para Quilogramas dá 7.5Kg

Dividindo por três pás da hélice, vai dar 2.5Kg metro por pá numa rotação de 260 RPM.

albert_emule · 18 de março de 2020

O circuito abaixo consegue manter a tensão estabilizada.

É um Comparador com Histerese.

Quando a tensão fica abaixo de 12.7V, o mosfet desliga, permitindo a tensão do gerador subir e carregar a bateria.

Quando a tensão da bateria ultrapassa 14.3V, o mosfet liga para drenar a potência do gerador e não sobrecarregar a bateria.

.if · 18 de março de 2020

Albert... vi isso e imaginei o mosfet dando um c.u.r.t.ã.o (enganei auto corretor) no gerador

... mas logo abaixo vi a lâmpada e isso me tranquilizou 1 pouco kk

Sérgio Lembo · 18 de março de 2020

@Isadora Ferraz , a ideia é o curto mesmo. Ensaios de gerador com saída em curto fazem parte e o gerador tem que suportar a condição sem entrar em stress que comprometa a vida útil. O site da WEG possui material sobre o tema, muito interessante.

.if · 18 de março de 2020

Legal Serjão! Isso explica muita coisa kk

albert_emule · 18 de março de 2020

2 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

@Isadora Ferraz , a ideia é o curto mesmo. Ensaios de gerador com saída em curto fazem parte e o gerador tem que suportar a condição sem entrar em stress que comprometa a vida útil. O site da WEG possui material sobre o tema, muito interessante.

Estes geradores eólicos domésticos não são como Grupo geradores a gasolina, que se for sobrecarregado, o motor a gasolina tem potência para continuar empurrando torque e a coisa vai até esfumaçar...

Com ventos a coisa é diferente.

Geralmente o conjunto hélice e gerador age como uma fonte de corrente.

Se produz 2000 watts em 12V com ventos de 40Kmh, vai gerar uns 143 amperes e jamais você consegue extrair mais que isso.

O controlador não põe curto na saída do gerador.

Ele desvia a potência que não está usando para uma carga resistiva, dai se o gerador gera 2000 watts, você põe uma carga de uns 3000 watts e coloca um controle PWM para desviar a potência para a carga.

O controle PWM vai "dosar" a potência desviada.

Veja um exemplo:

https://www.youtube.com/watch?v=RyzeXMWsEt0&feature=emb_title

adicionado 1 minuto depois

Este senhor que fala no vídeo mora num lugar que venta direto e forte.

É um lugar que tem até parques eólicos

.if · 23 de setembro de 2020

Ô @albert_emule em algum tópico que não lembro qual você menciona que o que postei acima é ineficiente e tal. Cachorramente você até meio que colocou uma matemática na parada e frustrou minhas expectativas . Agora veja isso.

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-armazenada-usando-gravidade-pronta-testes&id=010115200923#.X2tBxhFv-Cg

Fiquei na dúvida se reacendo o fogo...

albert_emule · 23 de setembro de 2020

3 horas atrás, if. disse:

Ô @albert_emule em algum tópico que não lembro qual você menciona que o que postei acima é ineficiente e tal. Cachorramente você até meio que colocou uma matemática na parada e frustrou minhas expectativas . Agora veja isso.

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-armazenada-usando-gravidade-pronta-testes&id=010115200923#.X2tBxhFv-Cg

Fiquei na dúvida se reacendo o fogo...

Não deixa de ser ineficiente.

Para armazenar uns 10Kw/h, precisa de 50 toneladas descendo altura de 100 metros.

Tem um lance da física ligado a isso aí. Não tem como mudar.

Um dia destes eu calculei algo diferente:

Digamos que existisse uma fazenda ou sítio passando um rio.

Daí tivesse um morro com altura de 50 metros.

Se fizer uma piscina de 90 mil litros lá em cima do morro a 50 metros de altura, você consegue armazenar 9Kw/h, apenas drenando 1 litro por segundo.

Drenando 1 litro por segundo a 50 metros, vai gerar uns 375 watts e 90 mil litros é suficiente para manter isso por 24 horas.

adicionado 1 minuto depois

Precisa agora calcular a potência da bomba para encher os 90 mil litros em 6 horas.

E também a quantidade de painéis solares.

adicionado 14 minutos depois

O projeto aí mostrado no site ficou viável por um motivo:

Usaram uma mina abandonada. Se tivessem que erguer estrutura, ou cavar buraco, não ficaria viável.

.if · 23 de setembro de 2020

Bacana seu ponto de vista prático. De fato o artigo diz que o "O sistema, batizado de "Gravitricity", promete um custo por kW menos da metade do exigido por um sistema de armazenamento usando baterias de íons de lítio." nesse aspecto, penso que pode ser considerado mais eficiente. É uma alternativa curiosa pra acumular energia solar pra noite.

Eu já pensei em aproveitar a energia dos vag ... ops.. usuários de uma academia de ginástica pra fazer o trem subir kk.

abç

alexandre.mbm · 23 de setembro de 2020

Em 13/03/2020 às 16:12, if. disse:

Carái... copiaram (e melhoraram) minha ideia pow!

Tão interessante que resolvi fazer um texto de divulgação:

Faz ideia do que é isso?!

Vamos chamá-lo, por conta própria, de "acumulador cinético de energia".

O PROBLEMA

Parte da energia "renovável" que o homem gerencia nunca será consumida em seu ciclo presente. Ou seja, a energia "coletada" das águas, do vento e do sol, se não for consumida nem acumulada, será "perdida" para os próximos ciclos de renovação (natural) e coleta (humana).

Uma solução tradicional é acumular em baterias, como energia química...

SOLUÇÃO

Mas a proposta do invento — ecológico — em pauta é acumular como energia potencial.

Há controvérsias sobre a eficiência técnica do projeto. Baterias relativamente muitíssimo menores do esta grandiosa máquina, de fato, podem armazenar relevantes quantidades de energia.

Mas para quem assiste ficção futurista, esse vídeo mais parece uma visão do futuro!

O detalhe é que já tem disso em funcionamento!

Saiba mais...

albert_emule · 24 de setembro de 2020

22 horas atrás, if. disse:

Bacana seu ponto de vista prático. De fato o artigo diz que o "O sistema, batizado de "Gravitricity", promete um custo por kW menos da metade do exigido por um sistema de armazenamento usando baterias de íons de lítio." nesse aspecto, penso que pode ser considerado mais eficiente. É uma alternativa curiosa pra acumular energia solar pra noite.

Eu já pensei em aproveitar a energia dos vag ... ops.. usuários de uma academia de ginástica pra fazer o trem subir kk.

abç

O artigo é um pouco sensacionalista.

Prestou a tensão no que eu disse? Que para armazenar 10Kw/h, necessita pendurar 50 toneladas a 100 metros de altura? Acha que a manutenção do maquinário é viável?

Acha que erguer a estrutura é viável?

Neste sentido seria mais viável usando água, tipo hidrelétrica e mesmo assim só conheço uma no Japão.

alexandre.mbm · 24 de setembro de 2020

20 minutos atrás, albert_emule disse:

Neste sentido seria mais viável usando água, tipo hidrelétrica e mesmo assim só conheço uma no Japão.

Se puder, mostre-nos aí!

albert_emule · 24 de setembro de 2020

2 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Se puder, mostre-nos aí!

Parece que na matéria deram mais importância à capacidade da máquina de dar picos de potência instantânea.

Daí citaram a importância de estabilizar a rede elétrica.

Parece que a coisa lá funciona mais como um super capacitor gigante.

Mas para armazenar energia te garanto que é um tanto inviável desta forma.

No Japão basicamente é igual a uma hidrelétrica.

Mas os geradores também são bombas de água. Enche à noite e esvazia ao dia para gerar energia.

Serve para aproveitar o horário de menos consumo e acumular energia.

Durante o dia consegue dar uma força nos momentos de consumo intenso.

alexandre.mbm · 24 de setembro de 2020

10 minutos atrás, albert_emule disse:

No Japão basicamente é igual a uma hidrelétrica.

Mas os geradores também são bombas de água. Enche à noite e esvazia ao dia para gerar energia.

Imaginei por aí... @albert_emule Queria ver o que concretizaram.

albert_emule · 24 de setembro de 2020

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

Imaginei por aí... @albert_emule Queria ver o que concretizaram.

Capacidade de armazenamento: 8 horas (3600 MWh)
Tem 2.4 milhões de metros cúbicos de água. Um metro cúbico de água é 1000 litros
A altura é de 488 metros
Tem duas bombas de 225 mega watts. São bombas que se convertem em gerador

adicionado 2 minutos depois

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

Imaginei por aí... @albert_emule Queria ver o que concretizaram.

Se você armazenar 90 mil litros de água a 50 metros de altura, você também consegue armazenar uns 9 kWh, suficiente pro uso diário de uma casa.

.if · 24 de setembro de 2020

16 minutos atrás, albert_emule disse:

armazenar 90 mil litros de água a 50 metros de altura

... é o mesmo que levantar 90 toneladas a 50m? Posso fazer a proporção pra p.ex. assistir 4H de tv + receptor digital + uma lâmpada led 10W? uns 150W total. Faz a conta pra mim? de água e de peso...

alexandre.mbm · 24 de setembro de 2020

1 minuto atrás, if. disse:

...é o mesmo que levantar 90 toneladas a 50m?

Não pode ser. São "máquinas" totalmente diferentes, com processos de conversão de energia diferentes, cada um com suas perdas inerentes.

adicionado 4 minutos depois

4 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Se puder, mostre-nos aí!

@albert_emule, eu estava pedindo apenas um link, página com foto... enfim, uma matéria de divulgação. Mas tudo bem! Teria sido menos trabalho pra você.

.if · 24 de setembro de 2020

9 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

São "máquinas" totalmente diferentes,

Fío... falo em termos de física e matemática apenas. Apenas como ponto de partida para a prática onde há outras teorias...

alexandre.mbm · 24 de setembro de 2020

9 minutos atrás, if. disse:

em termos de física e matemática apenas

Essa redução infertilizará qualquer discussão de comparação entre os diferentes acumuladores de energia, tornando-a uma perda de tempo (sem aprendizado).

albert_emule · 24 de setembro de 2020

4 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Se puder, mostre-nos aí!

Não é bem no Japão.

Mas está aí:

https://www.amusingplanet.com/2013/04/tão-sauk-hydroelectric-power-station.html?m=1

alexandre.mbm · 24 de setembro de 2020

Para quem não encara fácil longos textos em inglês:

Construída no início da década de 60, foi atualizada em capacidade de energia na virada do milênio
Totalmente bombeada, destaca-se porque não há contribuição da natureza no enchimento noturno da represa, a não ser com chuvas
A partir de 2005 esteve quatro anos desativada devido a um acidente (este fato pode ajudar a "googlear" sobre ela)

Tem página na Wikipedia (em inglês).

albert_emule · 24 de setembro de 2020

1 hora atrás, if. disse:

... é o mesmo que levantar 90 toneladas a 50m? Posso fazer a proporção pra p.ex. assistir 4H de tv + receptor digital + uma lâmpada led 10W? uns 150W total. Faz a conta pra mim? de água e de peso...

Isso. Mesmo que levantar 90 toneladas.

Faço sim. Aquele outro amigo deu a fórmula da eletrobrás que é muito mais simples.

A fórmula da eletrobrás é para águas. Envolve vazão, altura e potência que isso gera.

Mas a física não muda, sabe?

Então se você tem uma vazão que gera 150 watts a 50 metros, você calcula o quanto de água daria em uma hora. Daí sabendo o peso da água, você sabe o tamanho do bloco de cimento que você pode usar aí

A energia gerada em kW = 7,5 * Q * h, onde Q é a vazão em m3/s e h a altura da queda. Essa é a energia já descontadas as perdas na turbina e gerador.

Vazão de meio litro por segundo:

7.5 x 0,0005 metros cúbicos por segundo x 50 metros = 0,1875Kw

Meio litro por segundo a 50 metros gera 187 watts.

0,5 litros por segundo vezes 60 segundos = 30 Litros.

30 litros vezes 60 minutos (Uma hora) = 1800 litros.

Um litro de água tem 1Kg.

O bloco de cimento terá 1800Kg

Logo um bloco de cimento erguido a 50 metros vai gerar uns 187W/h

Para gerar 187 watts por 4 horas, o bloco de cimento precisará ter 1800 vezes 4

No total, para gerar 187 watts por 4 horas, seu bloco de cimento precisará ter 7,2 toneladas e estar erguidos a 50 metros.

O que é viável? Uma simples bateria de chumbo ou instalar estrutura para erguer 7,2 toneladas a 50 metros?

adicionado 27 minutos depois

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

Não pode ser. São "máquinas" totalmente diferentes, com processos de conversão de energia diferentes, cada um com suas perdas inerentes.

As perdas vão variar dentro de uma faixa de 10% a 20%.

As perdas acontecem de acordo com a qualidade das máquinas.

Envolvem perdas em atrito e o não aproveitamento perfeito da energia.

Eu tenho outro jeito de calcular com exatidão a energia que uma grande massa gera ao se deslocar. Mas não considera as perdas.

Veja:

Do exemplo do cálculo anterior para manter TV ligada, os 7200Kg do bloco de cimento convertidos em Newton, dá 70607,88 Newtons.

70607,88 Newtons vezes a distância de 50 metros vai dar 3.530.394 joules de energia.

Agora o pulo do gato: 1 watts é igual a 1 Joule por segundo. Por isso que se dividirmos 3.530.394 joules por 3600 segundos, vai dar 980,665 Kw/h.

980,665 Wh/h dividido por 4 horas, vai dar 245,16 Wh/h

Mas Observe que essa é uma conversão de 100%, sem estar inclusa as perdas.

Se colocar aí 20% de perdas, a potência já cai para 196 W/h

Um pouco mais de perda e já cai em 187 W/h conforme foi calculado acima.

albert_emule · 24 de setembro de 2020

2 horas atrás, if. disse:

... é o mesmo que levantar 90 toneladas a 50m? Posso fazer a proporção pra p.ex. assistir 4H de tv + receptor digital + uma lâmpada led 10W? uns 150W total. Faz a conta pra mim? de água e de peso...

Veja que a bateria do link abaixo mantém estes 150W por 4 horas todos os dias e ainda dura 4 anos, tudo isso ao custo de R$ 1.294,90 :

https://www.americanas.com.br/produto/64489589/bateria-estacionaria-duracell-12v-200ah-c100-nobreak-solar?WT.srch=1&acc=e789ea56094489dffd798f86ff51c7a9&epar=bp_pl_00_go_am_todas_geral_gmv&gclid=CjwKCAjwh7H7BRBBEiwAPXjadstL75LFe0xEaTf07APcqFXv9HEcwUkzGoJFDt2RBqLBcWSsxCfVZRoCIKsQAvD_BwE&i=5bdd11aeeec3dfb1f89a257c&o=5cb222d16c28a3cb50a485e7&opn=YSMESP&sellerid=26164580000146

Sua estrutura sai mais barato que isso?